ĐỒ ÁN MÔN HỌC NỀN MÓNG PHAN VĂN NGỌC LỚP 98X3A ĐH BÁCH KHOA ĐN

Bảng tính hệ số nén lún Lớp đất thứ hai là á sét ở trạng thái dẻo mềm=>đất yếu Lớp đất thứ ba là sét ở trạng thái nửa cứng =>đây là lớp đất tốt , nếu có thể nênđặc móng cọc vào lớp này

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

3.Tải trọng tính toán:

TẢI TRỌNG CỘT GIỮAN(t) M(Tm) Q(t) CỘT BIÊNN(t) M(Tm) Q(t)

Tổ hợp bổ sung 101.00 2.85 1.90 85.30 3.55 2.104.Kết quả thí nghiệm nén lún:

Số Lớp đất Hệ số rỗng εi ứng với các cấp áp lực Pi (Kg/cm2)

Dung trọng

(g/cm3)

Độ ẩm tự nhiên w(%)

Giới hạn nhão

wnh(%)

Giới hạn dẻo

wd(%)

ϕtc (độ) C1

tc (kg/cm2)

PHẦN 1: ĐÁNH GIÁ VÀ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN

I Đánh giá tình hình nền đất:

1 Lớp 1: Đất cát hạt trung

Hệ số rỗng tự nhiên e0 =0.604 (0.55≤ e0 ≤ 0.70 ) =>Lớp đất 1 ở trạng thái chặt vừa

Độ bảo hòa nước: = ∆ =

0 1

01,0ε

w

604,0

62,2.20.01,0

0.868

G1=0.868 > 0,8 => Đất ở trạng tháiú no nước

Bảng tính hệ số nén lún

10

18

25− = 0.70.5 ≤ B≤ 0.75 : Đất á cát ở trạng thái dẻo mềm

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

Độ bảo hòa nước: = ∆ =

0

1 0,01

ε

w G

681,0

65,2.25.01,

G1=0.973 >0,8 => Đất ở trạng thái no nước

Bảng tính hệ số nén lún

18

16

20− = 0,220.00 ≤ B≤ 0.25 : Đất sét ở trạng thái nửa rắn

Độ bảo hòa nước: = ∆ =

0

1 0,01

ε

w G

642.6370,0

7,2.20.01,

G1=0,841 >0,8 => Đất ở trạng thái no nước

Bảng tính hệ số nén lún

Lớp đất thứ hai là á sét ở trạng thái dẻo mềm=>đất yếu

Lớp đất thứ ba là sét ở trạng thái nửa cứng =>đây là lớp đất tốt , nếu có thể nênđặc móng cọc vào lớp này

II.Nghiên cứu phương án: Do yêu cầu thiết kế đối với công trình dân dụng,nhà làm việc nên ta có thể thiết kế và tính toán nền móng theo các phương án sau:

Phương án 1: Thiêt kế và tính toán móng nông bằng bê tông cốt thép (loại móng đơn)

Thiết kế và tính toán móng cho cột giữa

Thiết kế và tính toán móng cho cột biên (lệch tâm)

Phương án 2: Thiết kế và tính toán móng cọc đài thấp bao gồm:

Thiết kế và tính toán móng cho cột giữa

Thiết kế và tính toán móng cho cột biên

PHẦN 2: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN.

PHƯƠNG ÁN 1: MÓNG NÔNG

I.Thiết kế và tính toán móng nông cho cột giữa:

1.Chọn vật liệu làm móng:

Bê tông mác 200 có:Rn= 900(T/m2) ; Rk=75 (T/m2)

Cốt thép AII dùng làm cốt chịu lực có: Ra=26000(T/m2).(thép gờ)

Cốt thép AI dùng làm thép đai

2.Chọn chiều sâu chôn móng:

Chọn sơ bộ chiều sâu chôn móng hm=1.5m , đảm bảo cách mực nước ngầm không nhỏ hơn 0,5 m.Móng nằm trong lớp cát hạt trung có:ϕ t/c = 310; ct/c=0,05(Kg/cm2)=0.5(T/m2).

3.Sơ bộ chọn kích thước móng theo điều kiện áp lực tiêu chuẩn

60,

87 = (T);

n

M M

tt

0 = 1,97

2,1

36,

2,1

0 0

tt

tc Q

2,1

5

Lấy m =1:hệ số điều kiện làm việc

Với M1,M2,M3 là các hệ số phụ thuộc :ϕ t/c = 310.Tra bảng có:

2,2.808,096,1

5,0.6,1.66.65

0,73.808,

Thay K1, K2 vào phương trình (1) có: b3+7,569b2-25,078=0

Giải phương trình trên ta có:b= 1,65(m); => chọn b=1,8(m) => a=2,0.1,2 =2,2(m)

Cường độ tiêu chuẩn của nền đất :

m

Trong đó A,B,D là các hệ số phụ thuộc vào ϕt/c.

Tra bảng ta có :A=1,245;B=5,97;D=8,25;Lấy hệ số điều kiện làm việc :m = 1

Rtc= (1,245.1,8+5,97.1,5).1,96+8,25.0,5 = 26,069(T/m2)

Từ điều kiện:

m tb tc

tc h R

N F

,

26

0,73

4 Kiểm tra nền theo điều kiện áp lực tiêu chuẩn :

a, Xác định áp lực trung bình tại đáy móng :σtbd (T/m2)

96,3

0,

m T h

F

N

m tb

tc

=

×+

=

×+γ

Trong đó: F=a.b=2.2.1,8=3,96(m2) ; tb=2,2(T/m2).; hm=1,5m ;

Vậy σtbtc = 21,73(T/m2) < Rtc = 26,069(T/m2)

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

b, Tính áp lực lớn nhất và nhỏ nhất tại đáy móng :

e b

5,1.25,197,1.0

0

N

h Q

M

tc

m tc tc

045,0.612,28,1

068,

045,0.612

Si

1

theo phương pháp cộng lún từng lớp, trình tự tiến hành như sau :

a, Chia đất móng thành từng lớp phân tố và có chiều dày hi :

hi ≤ (0,2÷0,4).b (m).chọn=> hi = 0,5 (m), đối với cả 3 lớp

b,Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do trọng lượng bản thân của đất gây ra :

Trong đó : zi :là chiều dày lớp phân tố thứ i

i :là dung trọng lớp đất thứ i (Nếu lớp đất trong mực nước ngầm thì dùng dn của lớp đất đó)

604 , 0 1

) 1 62 , 2 (

1 1

(

).

1 (

) 0

+

−

= +

γ

681,01

)165,2.(

11

)1(0

+

−

=+

γ

642,01

)17,2.(

11

)1(0

+

−

=+

γ

c, Xác định áp lực gây lún :

m tb

Lập bảng tính toán và vẽ biểu đồ: Bảng 1

zi

σ(T/m2)

gl zi

σe.Xác định chiều sâu vùng ảnh hưởng Ha dựa vào điều kiện : bt

zi

gl

σ ≤0,2.Tại điểm 9, ta có : gl

S S

1

2 1

1 ε

ε

Trong đó :ε1i,ε2i được xác định bởi biểu đồ đường cong nén lún tương ứng với P1i,P2i

được xác định theo côngthức sau:

)(

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

∑S i=5,642 (cm Thỏa mãn điều kiện ∑S i=5,642(cm) <Sgh=8,00(cm)

Kiểm tra ổn định về trượt ngang :

Để đảm bảo móng khỏi bị trượt theo mặt đáy móng ,phải thỏa mãn điều kiện sau:

N :Tổng tải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy móng

f :Hệ số ma sát giữa móng và đất nền,lấy f =0,45

tt

h

M Q

5,1

85,29,

=Vậy: tt tt

d f T

N > :Thỏa mãn điều kiện ổn định về trượt

7 Tính toán chiều cao móng:

Sơ bộ chọn chiều cao móng đảm bảo độ bền chống uốn :

Tính các ứng suất dưới đáy móng:

m tb

σ = + 2,2.1,5 28,81

96.3

00

N

.)

61

m tb a

N

.)

61

tt tt a

N

h Q M

00,101

5,1.9,185,

056,0.61(96

056,0.61(96

55,02,

R b

3,08,1

σ : Cường độ phản lực cực đại của nền tại đáy móng.(tính thiên về an toàn)

Vì móng thiết kế là móng Bê tông cốt thép , toàn bộ ứng sứât kéo do mômen uốn

gây ra do cốt thép tiếp thu nên ta chọn chiều cao móng hu =0,65 (m) =>h0 =0,6 (m) ,

(chiều dày lớp bảo vệ lấy bằng 5 cm)

Sơ bộ chọn chiều cao móng đảm bảo độ bền chống chọc thủng trên mặt phẳng

nghiêng:

Điều kiện bền: tt

cî

P ≤ 0,75Rk.Utb.h0 Trong đó:

Rk : cường độ chiûu ứng suất kéo chính của vật liệu làm móng, có: Rk = 75 T/m2

Utb: chu vi trung bình của tháp chọc thủng Utb = 2.( ac + bc +2.h0)

ho:chiều cao làm việc của móng

340,24 2

0

h +144,602h0-96,246≥0

Giải bất phương trình , ta được : h0 ≥ 0,36(m)

Như vậy chọn chiều cao móng h =0,65 m là phù hợp

8 Tính toán và bố trí cốt thép:

Trước hết ta tính các giá trị mômen theo hai tiết diện I-I,II-II :

Ta xem móng được ngàm qua chân cột vuông góc với cạnh dài đế móng

Lấy hai giá trị mô men trên dùng để tính toán cốt thép cho móng

*Tính toán cốt thép: Tổng Diện tích cốt thép:

a a

I I a

R m h

M F

9,

max Ι

− Ι

− =

h0 : chiều cao làm việc hay chiều dày móng,có h0=0,60(m)=60(cm)

Ra : cường độ chịu kéo của cốt thépAII, có Ra=2600(Kg/cm2)=26000(T/m2)

ma :Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép lấy từ (0,85 ÷ 0,95)

Diện tích cốt thép đặt vuông góc với tiết diện I-I:

16,78( )

26000.85,0.6,0.9,0

10.03,

10.23,

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

Chọn và bố trí cốt thép :

Với FaI-I=16,78(cm2)

Chọn 1114 có FaI-I =16,93(cm2)

Khoảng cách giữa 2 cốt thép liên tiếp:

10

50.2

Vậy lớp cốt thép cần dùng : 11φ14, a = 170, L= 2130(mm)

+Với FaII-II =16,95(cm2) => Chọn 1512 có FaII-II =16,965(cm2)

Khoảng cách giữa 2 cốt thép liên tiếp: 150

14

50.2

Vậy lớp cốt thép cần dùng : 15φ12, a = 150, L= 1730(mm)

II.Thiết kế và tính toán móng nông cho cột biên:

1.Chọn vật liệu làm móng:

Bê tông mác 200 có:Rn= 900(T/m2) ; Rk=75 (T/m2)

Cốt thép AII dùng làm cốt chịu lực có: Ra=26000(T/m2).(thép gờ)

0,2(m)II

I

0,4(m)

I

II

a=140 2

10030090

2000

1212 a=250 1512

a=140 I

I

Cốt thép AI dùng làm thép đai

2.Chọn chiều sâu chôn móng:

Chọn sơ bộ chiều sâu chôn móng hm=1.5m , đảm bảo cách mực nước ngầm không nhỏ hơn 0,5 m.Móng nằm trong lớp cát hạt trung có:ϕ t/c = 310;

ct/c= 0,05(Kg/cm2)=0.5(T/m2)

3.Sơ bộ chọn kích thước móng theo điều kiện áp lực tiêu chuẩn

Xác định sơ bộ kích thước móng bằng cách giải phương trình :

M h

Với M1,M2,M3 là các hệ số phụ thuộc :ϕ t/c = 310.Tra bảng có:

M1=4,82; M2=6,66; M3=0,808; = =1,2

b a

K1= 1,5 7,569

96,1

2,2.808,096,1

5,0.66,65,1.82

K2= 21,51

96,1.2,1.1

625,62.808,

Thay K1, K2 vào phương trình (1) có: b3+7,569b2 -21,51=0

Giải phương trình trên ta có:

b= 1,54(m); => chọn b=1,6(m) => a=1,2.1,6=1,92(m)=>chọn a=2,0 (m)

Vậy ta có : F=a.b=1,6.2,0=3,2(cm2)

Cường độ tiêu chuẩn của nền đất : tc

m

R = ( + ).γ +

Trong đó :A,B,D là các hệ số phụ thuộc vàoϕt/c.=310

Tra bảng ta có :A=1,245;B=5,97;D=8,25; m=1;ctc=0,5(T/m2)

Rtc=1 ( 1 , 245 1 , 60 + 5 , 97 1 , 5 ) 1 , 96 + 8 , 25 0 , 5 = 25 , 58 (T/m2 ).

Từ điều kiện:

m tb tc

tc h R

N F

625 ,

372,

3 =2,1075 (m) => chọn a = 2,2 (m)

Diện tích đáy móng : F =a.b =1,6.2,2 =3,52 (m2)

3.Kiểm tra móng theo điều kiện áp lực tiêu chuẩn:

Tổ hợp cơ bản,tải trọng tiêu chuẩn ở mặt móng:

)(625,622

45,2

2 , 1

3 , 1

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

) / ( 09 , 21 5 , 1 2 , 2 52 , 3

625 , 62

tc

b

e a

e F

N

.)6.61(

a

N

h Q

5 , 1 08 , 1 04 ,

2 , 2

058 , 0 6 1 ( 52 , 3

625 , 62

min max,tc = ± +

tc = 21 , 09 < tc = 25 , 58

Điều kiện được thoả mản

4.Kiểm tra điều kiện lún của móng theo trạng thái giới hạn thứ 2:

Với S  [ S gh ] = 8 (cm).

Xác định : S = ∑

=

n i

Si

1

theo phương pháp cộng lún từng lớp, trình tự tiến hành như sau :

a, Chia đất móng thành từng lớp phân tố và có chiều dày hi :

hi ≤ (0,2÷0,4).b (m).chọn=> hi = 0,5 (m), đối với cả 3 lớp

b,Tính và vẽ biểu đồ ứng suất do trọng lượng bản thân của đất gây ra :

trong đó : zi :là chiều dày lớp phân tố thứ i

i :là dung trọng lớp đất thứ i (Nếu lớp đất trong mực nước ngầm thì dùng dn của lớp đất đó)

604 , 0 1

) 1 62 , 2 (

1 1

(

).

1 (

) 0

+

−

= +

γ

681,01

)165,2.(

11

)1(0

+

−

=+

γ

642,01

)17,2.(

11

)1(0

+

−

=+

là áp lực gây lún tại đáy móng

Lập bảng tính toán và vẽ biểu đồ: Bảng 1

Điểm zi(m) 2Zi/b a/b k0i bt

zi

σ(T/m2)

gl zi

σe.Xác định chiều sâu vùng ảnh hưởng ha dựa vào điều kiện : bt

zi

gl

σ ≤0,2.Tại điểm 9, ta có : gl

f Tính độ lún

Độ lún được xác định theo công thức sau: =∑ =∑ +− i

i

i i

S S

1

2 1

1 ε

ε

Trong đó :ε1i,ε2i được xác định bởi biểu đồ đường cong nén lún tương ứng với P1i,P2i

được xác định theo côngthức sau:

)(

gl zi

gl zi i

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

∑S i=5,323(cm Thỏa mãn điều kiện ∑S i=5,323(cm) <Sgh=8,00(cm)

5.Kiểm tra móng

Tổ hợp bổ sung,tải trọng tính toán của móng như sau:

N :Tổng tải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy móng

f :Hệ số ma sát giữa móng và đất nền,lấy f =0,45

tt

h

M Q

5,1

55,31,

=Vậy: tt tt

d f T

N > :Thỏa mãn điều kiện ổn định về trượt

7.Tính toán kết cấu móng :

Tính các trị số áp lực tại đáy móng

m tb

30 , 85

= +

m tb a

tt

a

e F

N

.)

61(min

tt tt a

N

h Q M

30,85

5,1.1,255,

079,0.61(52,3

30,

85 ± + => tt

max

σ = 32,75(T/m2) tt

min

σ =22,31(T/m2)a.Sơ bộ chọn chiều cao móng đảm bảo độ bền chống uốn :

Tính theo phương mặt cắt I-I:

R a

55,02,

R b

3,06,1

Vì móng thiết kế là móng Bê tông cốt thép , toàn bộ ứng sứât kéo do mômen uốn gây ra

do cốt thép tiếp thu nên ta chọn chiều cao móng hu =0,65 (m) =>h0 =0,6 (m) ,(chiều dày lớp bảo vệ lấy bằng 5 cm)

b Sơ bộ chọn chiều cao móng đảm bảo độ bền chống chọc thủng trên mặt phẳng nghiêng:

Điều kiện bền: tt

cî

P ≤ 0,75Rk.Utb.h0 Trong đó:

Rk : cường độ chiûu ứng suất kéo chính của vật liệu làm móng, có: Rk = 75 T/m2

Utb: chu vi trung bình của tháp chọc thủng Utb = 2.( ac + bc +1,5.h0)

ho:chiều cao làm việc của móng

223,81 2

0

h +127,285h0-80,758≥0

Giải bất phương trình , ta được : h0 ≥ 0,38(m)

Như vậy chọn chiều cao móng h =0,65 m là phù hợp

8.Tính toán và bố trí cốt thép:

Trước hết ta tính các giá trị mômen theo hai tiết diện I-I,II-II :

Ta xem móng được ngàm qua chân cột vuông góc với cạnh dài đế móng

Lấy hai giá trị mô men trên dùng để tính toán cốt thép cho móng

*Tính toán cốt thép:

Tổng diện tích cốt thép:

a a a

R m h

M F

9,

max

=

h0 : chiều cao làm việc của cốt thép,có h0=0,75(m)=75(cm)

Ra : cường độ chịu kéo của cốt thépAII, có Ra=2600(Kg/cm2)=26000(T/m2)

ma :Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép lấy từ (0,85 ÷ 0,95)

Diện tích cốt thép đặt vuông góc với tiết diện I-I:

14,94( )

26000.85,0.6,0.9,0

10.83,

10.88,

Chọn 1014 có FaI-I =15,39(cm2)

Khoảng cách giữa 2 cốt thép liên tiếp:

Vậy lớp cốt thép cần dùng : 10φ14, a = 170, L= 2130(mm)

II 0,2(

m)

0,3(

m)

I

II

tt mã

m)

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

+Với FaII-II =50,01(cm2) => Chọn 1620 có FaII-II =50,272(cm2)

Khoảng cách giữa 2 cốt thép liên tiếp: 140

15

50.2

Vậy lớp cốt thép cần dùng : 16φ20, a = 140, L= 1530(mm)

PHƯƠNG ÁN 2: THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI THẤP(xem lai tinh lun vakiem tra nen dat duoi day mong khoi quy uoc)

I.Thiết kế và tính toán móng giữa:

1.Chọn vật liệu làm cọc và đài cọc:

Cọc bê tông cốt thép mác 250: Rn=1100(T/m2);Rk=88(T/m2)

Dùng 414 làm cốt dọc ,có diện tích Fa=6,16(cm2)

Cọc ngàm vào đài 500(mm),trong đó:phần thép nhô ra là 350(mm)ì; phần thân cọclà 150(mm)

Cọc ma sát hạ bằng búa thường

Bê tông đài Mác 200 : Rn=900(T/m2);Rk=75(T/m2)

Cốt thép AII (cốt chịu lực) có: Ra=2600(Kg/cm2)=26000(T/m2) ; thép AI dùng làm đai

Chọn kích thước và tiết diện cọc :

Cọc bê tông cốt thép tiết diện vuông đặc ,kích thước F=25.25=625(cm2)

Chiều dài cọc: L=7,5(m)

Chọn độ sâu chôn đài cọc :

độ sâu đáy đài là 1,2 m

2.Xác định sức chịu tải của cọc theo phương dọc trục :

a.Theo vật liệu làm cọc:

Móng cọc bê tông cốt thép có sức chịu tải theo phương dọc trục của cọc là:

P vl =ϕ(R.b F b +R a F a)

Trong đó: Rb: cường độ của bê tông khi chịu nén dọc trục Rb=1100(T/m2)

Ra: cường độ chịu nén của cốt thép Ra=26000(T/m2)

Fb,Fa:diện tích thiết diện ngang của bê tông và cốt thép dọc

φ:hệ số uốn dọc của cọc, cọc xuyên qua lớp đất yếu (á sét dẻo mềm) nên phải xét đến uốn dọc:

Đáy lớp á sét cách đáy đài 5,8m =>ltt=5,8m , 23,2

25,0

8,

i

i fi

=Trong đó:

m: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy m = 0,7 (đối với cọc ma sát chịu nén).u:chu vi tiết diện:u=2.(0,25 + 0,25)=1,0(m)

mf ; mr: Hệ số kể đến ảnh hưởng các phương pháp hạ cọc đến ma sát giữa đất vớiì cọc.và sức chịu tải của đất ở mủi cọc , tra bảng :mr =1,0 ; mf =1,0

fi :lực ma sát giới hạn đơn vị trung bình của mổi lớp đất mà cọc đi qua,phụ thuộc trạng thái và chiều sâu trung bình của mổi lớp đất tính từ mặt đất tự nhiên hoặc mực nước ngầmthấp nhất

=>P dn =32,19(T)<P vl =62,73(T) ( nhận thấy Pvl ≈(2÷2,5)Pđn => hợp lí)

Vậy ta dùng P đn =32,19(T) làm giá trị tính toán

3.Xác định kích thước sơ bộ của đế đài:

Aïp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọcgây ra:

)25,0.3(

19,32)

3

(

2 2

60,87

2

m h

N F

m tb tt

4.Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng:

Số lượng cọc trong móng sơ bộ được xác định theo công thức:

coc

tt P

N

n=β.∑Trong đó : ∑ Ntt :tổng tải trọng tính toán thẳng đứng tính đến tận đáy đài

∑N tt =N tt +γtb.h m.F = 87 , 60 + 2 , 2 1 , 2 1 , 96 = 92 , 774 (T)

:

coc

P sức chịu tải tính toán

của mổi cọc P P 32,19(T)

coc = =

:

β hệ số kinh nghiệm kể đến

ảnh hưởng của tải trọng ngang

250250

550

3004(m)

ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

75,319

Sơ đồ bố trí cọc:

c :khoảng cách từ mép cọc ngoài cùng

đến mép đài ≥ 5cm =>chọn c = 7,5cm

L: khoảng cách từ tim cọc đến tim cọc gần nhau trong đài (L≥ 3d) , chọn L= 1000cm4.Xác định chiều sâu chôn đài ;

Móng cọc đaì thấp phải thoã mãn điều kiện : h ≥ 0,7hmin

Với hmin =

b

H tg

)

245( 0

γ

−Với : ϕ = 310 ; γ = 1,96; b = 1,4(m);

m tt

07,3)

2

3145(

0 0

Vậy h ≥ 0,7.0,60= 0,42(m)

Do đó chọn h = 1,2(m) để tính toán móng cọc đài thấp là hợp lý

5.Kiểm tra móng (dùng tải trọng tính toán và ì tổ hợp bổ sung )

Ntt = 101,0(T); Mtt =2,85(T.m); Qtt = 1,9(T);

a, Kiểm tra tải trọng đứng tác dụng lên cọc:(tai tinh toan to hop bo sung)

+Với cọc chịu nén : n

đn

P

Pmax ≤0+Với cọc chịu kéo : k

đn

P

Pmin ≤0

P0ma x, p0min : Tải trọng tác dụng lên cọc chịu nenï nhiều nhất và chịu kéo nhiều nhất

n tt

x

x M n

N P

1 2

max max

k tt

x

x M n

N P

1 2

max min

200